(57)【要約】【課題】半導体の製造コストを増大させることなく、微細なパターンを解像することができる露光装置を提供する。【解決手段】光源からの光で照明されたレチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備える露光装置であって、前記光を複数の光に分割すると共に、前記複数の光を前記レチクル上の異なる位置に集光する分割集光手段と、前記分割集光手段から射出して前記レチクルを照明する前記複数の光の各々の中心部を周辺部よりも暗くする減光手段とを備えることを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光で照明されたレチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
前記光を複数の光に分割すると共に、前記複数の光を前記レチクル上の異なる位置に集光する分割集光手段と、
前記分割集光手段から射出して前記レチクルを照明する前記複数の光の各々の中心部を周辺部よりも暗くする減光手段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記投影光学系の瞳面において、前記複数の光の各々の中心部を周辺部よりも暗くする瞳フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
光源からの光で照明されたレチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系と、
前記光を複数の光に分割すると共に、前記複数の光を前記レチクル上の異なる位置に集光する分割集光手段と、
前記複数の光の各々の中心部を周辺部よりも暗くする減光手段とを備え、
前記減光手段は、前記投影光学系の瞳に配置された瞳フィルタを有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記瞳フィルタは、前記複数の光の各々の０次光を遮光することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記分割集光手段は、複数のレンズ要素を有するレンズアレイを有し、
前記減光手段は、前記複数のレンズ要素の各々の中心部に配置される遮光部材を有することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項６】
前記分割集光手段は、アキシコレンズを有する光学系であることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項７】
前記分割集光手段は、計算機ホログラム素子を有する光学系であることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項８】
前記レチクルは、前記パターンを前記光源側に向けて配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項９】
前記分割集光手段は、前記レチクルのパターンに基づいて、前記レチクルを照明する前記複数の光の入射角度分布及び照明光量分布を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項１０】
前記光源は、複数の光源で構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体デバイス用のウェハ、液晶表示素子用のガラスプレートなどの被処理体を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長をλ、投影光学系の開口数をＮＡ、光学系、レチクル、プロセス等で決定される定数をｋ１とすると、以下の数式１で表すことができる。
【０００４】
【数１】
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【０００５】
近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線の波長は短くなってきた。また、投影光学系のＮＡは、空気中での理論限界である１を超える液浸露光の導入によって、高ＮＡ化が進んでいる。更に、レチクル構造、照明条件、プロセス条件の最適化によって、ｋ１ファクタは小さくなる。但し、ｋ１ファクタが小さくなると、光近接効果（ＯＰＥ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔ）のために、レチクルパターンがウェハに忠実に再現（転写）されなくなる。
【０００６】
そこで、ＯＰＥを補正するためのＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）パターンをレチクルパターンに付加したレチクルが提案されている。近年では、ＯＰＥの補正に加えてプロセスモデルも考慮した、より積極的なＯＰＣパターンも提案されている。
【０００７】
また、ＯＰＥを補正する他の技術も幾つか提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１は、レチクルの直上にレンズアレイを配置し、結像パターンがＯＰＥの影響を受けないように、レチクルパターンを複数のレチクルに分割し、かかるレンズアレイからのスポット光でレチクルを照明し，複数回露光を行なっいる。
【特許文献１】特開２０００−２２８３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しなしながら、従来技術では、半導体の製造コストを増大させることなく、微細なパターンをコントラストよく解像させることができなかった。例えば、積極的なＯＰＣパターンは、レチクルパターンの複雑化を招き、レチクルデータが増大してしまう。従って、レチクル製作や検査に長時間を要し、更には、製作したレチクルパターンの誤差や欠陥が増加する。これにより、レチクルのコストが増大し、半導体の製造コストが著しく増大してしまう。
【０００９】
また、特許文献１は、ＯＰＣパターンを付加したレチクルを必要としないため、ＯＰＣパターンによる半導体の製造コストの増大は無いが、複数のレチクルを用いて、露光を複数回行うために、半導体の製造コストが増加する。
【００１０】
そこで、本発明は、半導体の製造コストを増大させることなく、微細なパターンを解像することができる露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光で照明されたレチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備える露光装置であって、前記光を複数の光に分割すると共に、前記複数の光を前記レチクル上の異なる位置に集光する分割集光手段と、前記分割集光手段から射出して前記レチクルを照明する前記複数の光の各々の中心部を周辺部よりも暗くする減光手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の側面としての露光装置は、光源からの光で照明されたレチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系と、前記光を複数の光に分割すると共に、前記複数の光を前記レチクル上の異なる位置に集光する分割集光手段と、前記複数の光の各々の中心部を周辺部よりも暗くする減光手段とを備え、前記減光手段は、前記投影光学系の瞳に配置された瞳フィルタを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体の製造コストを増大させることなく、微細なパターンを解像することができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。
【００１６】
露光装置１は、レチクル２０のパターン（回路パターン）２２を被処理体４０に露光する投影露光装置である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるが、ステップ・アンド・リピート方式の露光方式を適用することもできる。
【００１７】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、集光光学系１００とを有する。
【００１８】
照明装置１０は、転写用のパターン２２が形成されたレチクル２０を照明し、図示しない光源部と、図示しない照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーや波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを使用する。但し、光源の種類は、エキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。照明光学系は、光源部からの光Ｌ１を後述する集光光学系１００に導光する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。
【００１９】
レチクル２０は、例えば、石英製で、転写されるべきパターン２２が形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０のパターン２２は、投影光学系３０を介して、被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０は、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル２０と被処理体４０を走査することにより、レチクル２０のパターン２２を被処理体４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置の場合、レチクル２０と被処理体４０とを静止させた状態で露光を行う。
【００２０】
レチクルステージ２５は、レチクル２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ２５は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、ＸＹ方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動させることができる。
【００２１】
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンを被処理体４０上に投影（結像）する。投影光学系３０としては、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の反射鏡とを有する反射屈折光学系、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系などを使用することができる。
【００２２】
被処理体４０は、本実施形態では、ウェハであるが、ガラスプレート、その他の被処理体を広く含む。被処理体４０には、フォトレジスト（感光剤）が塗布されている。
【００２３】
ウェハステージ４５は、被処理体４０を支持する。ウェハステージ４５は、当業界で周知のいかなる構造をも適用することができる。ウェハステージ４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹ方向に被処理体４０を移動させることができる。
【００２４】
集光光学系１００は、照明光学系（照明装置１０）からの光Ｌ１を用いて、レチクル２０を照明する光学系であり、本実施形態では、光学素子１１０と、光学部材１２０と、ステージ１９０とを有する。なお、本実施形態では、集光光学系１００と照明光学系とを分けているが、集光光学系１００が照明光学系の一部を構成してもよい。また、光学部材１２０や光学部材１２０に近接して配置される素子には、光吸収による発熱の影響を低減させるために、水冷機構やペルチェ素子などの冷却機構を備えてもよい。
【００２５】
光学素子１１０は、照明装置１０からの光Ｌ１を複数の光Ｌ２に分割する。複数の光Ｌ２は、光学素子１１０によって、収束光となる。また、光学素子１１０は、複数の光Ｌ２をレチクル２０上の異なる位置に集光する。
【００２６】
光学部材１２０は、光学素子１１０からの複数の光Ｌ２の空間周波数（角周波数）領域における低周波数成分を遮光又は減衰（減光）する。換言すれば、光学部材１２０は、光学素子１１０から射出してレチクル２０を照明する複数の光Ｌ２の各々の中心部を周辺部よりも暗くする。
【００２７】
ステージ１９０は、集光光学系１００（本実施形態では、光学素子１１０及び光学部材１２０）を支持及び駆動する。ステージ１９０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができる。ステージ１９０は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向（水平垂直方向）に集光光学系１００を移動させることができる。
【００２８】
ここで、光学素子１１０及び光学部材１２０によって低周波成分が遮光された光Ｌ２について説明する。複数の光Ｌ２は、レチクルステージ２５に支持されたレチクル２０のパターン２２（パターン面）に集光し、複数のスポットを形成する。
【００２９】
レチクル２０において、複数の光Ｌ２の一部は、パターン２２によって吸収又は位相変調される。一方、複数の光Ｌ２のうちレチクル２０を透過した光Ｌ３は、投影光学系３０に入射する。
【００３０】
光Ｌ３は、投影光学系３０で屈折及び／又は反射され、複数の収束光Ｌ４となり、被処理体４０上に複数のビームスポットを形成する。かかるビームスポットが、被処理体４０に塗布されたレジスト等の感光材又は熱反応材にレチクル２０のパターン２２を形成する。
【００３１】
本実施形態では、レチクル２０のパターン２２で集光された複数のスポットから生じる光Ｌ３は、互いにコヒーレンス度が低いため、被処理体４０における複数のビームスポット強度の和が、像形成に寄与する。そのため、ＯＰＥによる像の忠実度劣化を抑えることが可能である。
【００３２】
例えば、ライン・アンド・スペースの繰り返しパターンに集光光学系１００を適用した場合を考える。上述した従来技術のように、低周波成分を遮光していない光でレチクル２０のパターン２２を照明した場合、投影光学系３０の瞳面上には、図２に示すような光強度分布が生じる。図２において、ＰＵは投影光学系３０の瞳の領域であり、Ｄ０はレチクル２０のパターン２２で生じる０次回折光であり、Ｄ１ａは−１次回折光であり、Ｄ１ｂは＋１次回折光である。また、０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ１ａ及びＤ１ｂとが重なった領域をＡＣとし、０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ１ａ及びＤ１ｂとが重なっていない領域をＤＣ０とする。図２を参照するに、被処理体４０上に結像するパターン２２の強度変調に寄与するのは領域ＡＣであり、領域ＤＣ０は、像のコントラストを劣化させる低周波成分である。ここで、図２は、従来の露光装置における投影光学系の瞳面上での回折光分布を示す図である。
【００３３】
一方、本実施形態では、集光光学系１００によってレチクル２０のパターン２２を照明する複数の光Ｌ２の各々の中央部を遮光しており、図３に示すように、領域ＤＣ０のうち光学部材１２０に相当する領域ＤＣ１の光量を低減させている。これにより、像のコントラストを劣化させる低周波成分の発生を低減し、高いコントラストで、忠実度（転写精度）の高い像を得ることができる。ここで、図３は、露光装置１における投影光学系３０の瞳面上での回折光分布を示す図である。
【００３４】
従って、露光装置１は、従来の露光装置で生じていたＯＰＥを低減し、レチクル２０のパターン２２に付加するＯＰＣパターンを減少させることができる。更に、露光装置１は、露光光の波長と比べて、比較的小さいパターンサイズの像を転写する際に、ｋ１ファクタの小さい回路パターンに複雑なＯＰＣパターンを付加したレチクルを必要とせず、製造コストや歩留まりの低減防止を実現することができる。
【００３５】
光源として、波長λ＝１９３．３６８ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを用いた露光装置を考える。ここで、被処理体４０上で、線幅６８ｎｍ、長さ３４０ｎｍのバーパターンを縦横に重ねて並べた十字パターンの、被処理体４０上における空中像の強度分布を数値解析により求めた。
【００３６】
図４は、従来の露光装置の被処理体上における空中像の強度分布の数値解析結果を示す図である。図４において、ＯＰは被処理体上に形成される空中像パターンであり、縦横軸の単位はｎｍ、点線ＤＰは設計したレチクルのパターン（十字パターン）の被処理体上での形状である。空中像パターンＯＰを決定する閾値は、十字パターンＤＰの中央から縦横に１０２ｎｍ離れた位置で、設計したレチクルのパターンと線幅が一致するような値を用いた。
【００３７】
図４（ａ）は、３／４輪帯照明の照明条件で、投影光学系のＮＡ＝０．８５の露光装置における被処理体上の空中像の強度分布を示している。この場合、ｋ１ファクタは、数式１から、０．３程度となる。図４（ａ）を参照するに、ｋ１ファクタが０．３程度である場合、被処理体上に転写されるパターンは設計したレチクルのパターンと大きく異なることがわかる。
【００３８】
そこで、ｋ１ファクタを大きくするために、投影光学系のＮＡを１．２まで高くした露光装置被処理体上の空中像の強度分布を図４（ｂ）に示す。この場合、ｋ１ファクタは、０．４２程度となる。図４（ｂ）を参照するに、ｋ１ファクタが０．４２程度である場合、十字パターンＤＰが比較的設計したレチクルのパターンに近い形状で被処理体に転写される。この結果、従来の露光装置は、０．３程度のｋ１ファクタで像の忠実度（転写精度）を向上させるためには、ＯＰＣパターンを必須とすることがわかる。
【００３９】
一方、本実施形態の露光装置１の被処理体４０上における空中像の強度分布の数値解析結果を図５に示す。上述した従来の露光装置と同様に、光源の波長はλ＝１９３．３６８ｎｍ、投影光学系３０のＮＡは０．８５、縦横軸の単位はｎｍである。設計したレチクル２０のパターン２２は図４と同じ十字パターンＤＰであり、最小線幅のｋ１ファクタは０．３程度に相当する。図１に示す光Ｌ２の照度分布が、３／４輪帯状の光を集光した光の集合である場合、設計したレチクル２０の十字パターンＤＰに対して被処理体４０上に転写される像パターンＯＰは、図５に示す形状になる。図５を参照するに、図４（ｂ）に示した投影光学系のＮＡが１．２、ｋ１ファクタが０．４２の場合と同等な忠実度（転写精度）が得られていることがわかる。このように、従来の露光装置では必要であった複雑なＯＰＣパターンが、本実施形態の露光装置１では不要となる。
【００４０】
ここで、集光光学系１００の具体的な構成について説明する。光学素子１１０は、例えば、マイクロレンズアレイを使用する。かかるマイクロレンズアレイは、フレネルゾーンプレートなどの回折光学素子で形成してもよい。
【００４１】
低周波成分を遮光する光学部材１２０は、例えば、金属などの遮光体（遮光膜）を使用する。例えば、光学素子１１０がマイクロレンズアレイである場合、光学部材１２０としての遮光体は、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの各々の中心部に配置される。光学部材１２０は、図１では、光学素子１１０の下面（被処理体４０側の面）に配置しているが、光学素子１１０の上面（照明装置１０側の面）や内部、レチクル２０上の照明装置１０側のいずれかに配置すればよい。
【００４２】
図６は、光学素子１１０の一例としてのマイクロレンズアレイ１１０Ａの配置例を示す図である。マイクロレンズアレイ１１０Ａは、図６に示すように、マイクロレンズ１１２Ａが一定の間隔を隔てて形成されている。各々のマイクロレンズ１１２Ａは、光Ｌ２をレチクル２０に集光し、集光スポット列を形成する。集光スポット列の集光スポット間隔は、集光スポット径に比べて大きいため、互いに干渉することはなくコヒーレンス度は低い。従って、ＯＰＥを低減させることができる。
【００４３】
また、レチクル２０に対して相対的に、マイクロレンズアレイ１１０Ａを図６に示すｘ方向に走査させることによって、レチクル２０上のスポットは軌跡ＴＲのように走査され、レチクル２０のパターン２２全域を被処理体４０に転写することができる。更に、マイクロレンズアレイ１１０Ａのマイクロレンズ１１２Ａの配列方向をｘｙ平面内で傾けて配列することによって、ｙ方向のスポット間隔をマイクロレンズ１１２Ａの間隔より狭めることができ、ｙ方向の照度分布を均一にすることができる。
【００４４】
集光光学系１００は、低周波成分を遮光する光学部材１２０として、図７に示すように、アキシコレンズ１２０Ａを用いてもよい。図７は、光学部材１２０としてアキシコンレンズ１２０Ａを用いた集光光学系１００の構成を示す概略断面図である。
【００４５】
図７を参照するに、照明装置１０からの光Ｌ１は、アキシコンレンズ１２０Ａによって、ドーナツ状の照度分布となり、マイクロレンズアレイ１１０Ａ（光学素子１１０）に入射する。マイクロレンズアレイ１１０Ａ（光学素子１１０）で収束された光は、レチクル２０のパターン２２を照明する。
【００４６】
図７に示す集光光学系１００は、遮光体を用いる必要がなく、照明装置１０からの光の利用効率を高めることができる。更に、図７に示す集光光学系１００は、遮光体で吸収されて発生する熱による光学系への影響を排除することができる。
【００４７】
また、集光光学系１００は、光学素子１１０及び光学部材１２０として、図８に示すように、ＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）１３０を用いてもよい。図８は、光学素子１１０及び光学部材１２０としてＣＧＨ１３０を用いた集光光学系１００の構成を示す概略断面図である。ＣＧＨ１３０は、照明装置１０からの光Ｌ１を複数の光Ｌ２に分割すると共に、複数の光Ｌ２の空間周波数（角周波数）領域における低周波数成分を遮光又は減衰（減光）するように設計されている。換言すれば、ＣＧＨ１３０は、光学素子１１０の機能と光学部材１２０の機能と兼ね備える。
【００４８】
図８を参照するに、ＣＧＨ１３０に入射した光束Ｌ１は、低周波成分が減衰された状態で、レチクル２０のパターン２２を照明する。図８に示す集光光学系１００は、マイクロレンズアレイ１１０Ａと遮光体（光学部材１２０）との位置合わせや、アキシコンレンズ１３０とマイクロレンズアレイ１１０Ａとの位置合わせが不要となる。これにより、集光光学系１００のコストを低減させることができ、位置合わせ誤差による像の劣化も防ぐことができる。
【００４９】
なお、図９に示すように、投影光学系３０の瞳面において、像のコントラストを劣化させる要因となる低周波成分を減衰させる瞳フィルタ１５０を用いても同様な効果（即ち、上述した集光光学系１００の効果）を得ることができる。図９は、瞳フィルタ１５０を用いた露光装置１Ａの構成を示す概略断面図である。
【００５０】
図９を参照するに、照明装置１０からの光Ｌ１は、光学素子１１０によって、複数の光Ｌ２に分割される。光Ｌ２は、光学素子１１０によって収束光となり、レチクル２０のパターン２２が形成されている面に集光し、複数のスポットを形成する。
【００５１】
レチクル２０において、複数の光Ｌ２の一部はパターン２２によって吸収又は位相変調され、複数の光Ｌ２のうちレチクル２０を透過した光Ｌ３は、投影光学系３０に入射する。なお、レチクル２０を透過した光Ｌ３には、レチクル２０のパターン２２に従って回折光が含まれる。
【００５２】
光Ｌ３に含まれる回折光のうち０次回折光は、投影光学系３０の瞳面に配置された瞳フィルタ１５０によって遮光される。瞳フィルタ１５０を透過した光は、投影光学系３０で屈折及び／又は反射し、複数の収束光Ｌ４となり、被処理体４０上に複数のビームスポットを形成する。かかるビームスポットが、被処理体４０上に塗布されたレジスト等の感光材又は熱反応材にレチクル２０のパターン２２を形成する。
【００５３】
瞳フィルタ１５０は、例えば、図３にＤＣ１として示すような瞳中心を遮光する構成を有する。なお、瞳フィルタ１５０の遮光部には、光吸収による発熱の影響を低減させるために、水冷機構やペルチェ素子などの冷却機構を備えてもよい。
【００５４】
露光装置１Ａは、レチクル２０のパターン２０を照明する照明光学系を複雑な構成にすることなく、従来の露光装置で生じていたＯＰＥを低減し、レチクル２０のパターン２２に付加するＯＰＣパターンを減少させることができる。露光装置１Ａは、露光光の波長と比べて、比較的小さいパターンサイズの像を転写する際に、ｋ１ファクタの小さい回路パターンに複雑なＯＰＣパターンを付加したレチクルを必要とせず、製造コストや歩留まりの低減防止を実現することができる。
【００５５】
また、図１０に示すように、集光光学系１００と瞳フィルタ１５０とを組み合わせて用いることで、像の忠実度（転写精度）を更に向上させることができる。図１０は、集光光学系１００と瞳フィルタ１５０とを組み合わせて用いた露光装置１Ｂの構成を示す概略断面図である。
【００５６】
図１０を参照するに、照明装置１０からの光Ｌ１は、光学素子１１０によって、複数の光Ｌ２に分割される。光Ｌ２は、光学部材１２０によって、空間周波数（角周波数）の低周波成分が遮光又は減衰される。低周波成分が遮光された光Ｌ２は、レチクル２０のパターン２２が形成されている面に集光し、複数のスポットを形成する。
【００５７】
レチクル２０において、複数の光Ｌ２の一部はパターン２２によって吸収され、複数の光Ｌ２のうちレチクル２０を透過した（即ち、パターン２２以外の領域を通過した）光Ｌ３は、投影光学系３０に入射する。なお、レチクル２０を透過した光Ｌ３には、レチクル２０のパターン２２に従って回折光が含まれる。
【００５８】
光Ｌ３に含まれる回折光のうち０次回折光は、投影光学系３０の瞳面に配置された瞳フィルタ１５０によって遮光される。瞳フィルタ１５０を透過した光は、投影光学系３０で屈折及び／又は反射し、複数の収束光Ｌ４となり、被処理体４０上に複数のビームスポットを形成する。かかるビームスポットが、被処理体４０上に塗布されたレジスト等の感光材又は熱反応材にレチクル２０のパターン２２を形成する。
【００５９】
露光装置１Ｂは、光学素子１１０及び光学部材１２０の製造誤差から発生する低周波成分や、光学素子１１０がマイクロレンズアレイであった場合に各マイクロレンズの間の隙間から生じる低周波成分を投影光学系３０の瞳面で遮光することができる。従って、露光装置１Ｂは、被処理体４０に転写される像のコントラスト及び忠実度（転写精度）を向上させることができる。
【００６０】
露光装置１Ａ及び１Ｂが用いる瞳フィルタ１５０は、投影光学系３０が通常の屈折光学系である場合、金属や、反射防止膜をコーティングした金属で構成される遮光体を使用すればよい。これにより、投影光学系３０における不要な反射光を防止し、高い遮光性能を得ることができる。勿論、反射防止膜は、反射防止効果を得られるように、表面に微細加工を施した構造でもよい。
【００６１】
瞳フィルタ１５０は、反射型であってもよい。図１１は、反射型の瞳フィルタの構成（概念）を示す概略断面図である。図１１を参照するに、レチクル２０を透過した光Ｌ３は、瞳フィルタ１５０に入射し、光Ｌ３の一部が反射膜１５２で反射され、反射光Ｌ３’となり、被処理体４０上の結像に寄与する。光Ｌ２のうち、反射膜１５２で反射されない光は、透過光Ｌ３’’となり、被処理体４０上の結像には寄与しない。これにより、瞳フィルタ１５０における熱吸収が低減し、瞳フィルタ１５０の熱変形を防止すると共に、周囲の光学系への影響を低減させることができる。従って、投影光学系３０の全体の結像性能が劣化しないという効果を得ることができる。また、図１１では、反射光Ｌ３’を被処理体４０上の結像に寄与させているが、反射膜１５２を光Ｌ３の中央部に配置し、反射光Ｌ３’を被処理体４０上の結像に寄与させず、透過光Ｌ３’’を被処理体４０上の結像に寄与させてもよい。
【００６２】
また、従来の露光装置で用いられるレチクルは、レチクルを構成する基板に起因した収差が生じないように、パターンが基板の投影光学系側にパターンが形成されていた。換言すれば、パターンの形成された面が投影光学系側になるようにレチクルを配置していた。
【００６３】
一方、本実施形態の露光装置では、例えば、図１２に示すように、パターン２２の形成された面が照明装置１０側になるようにレチクル２０を配置してもよい。図１２を参照するに、光Ｌ１は、アキシコンレンズ１２０Ａによってドーナツ状の照度分布を有する光となり、マイクロレンズアレイ１１０Ａに入射する。マイクロレンズアレイ１１０Ａは、パターン２２が形成されているレチクル２０の表面に光Ｌ１を集光する。これにより、マイクロレンズアレイ１１０Ａの焦点距離を短くすることが可能となり、スポット径を小さくすると同時に、マイクロレンズアレイ１１０Ａのマイクロレンズ１１２Ａの間隔を狭めることができる。従って、マイクロレンズ１１２Ａの密度を高めることが可能となり、一度にレチクル２０のパターン２２を照明するスポット数を増加させることができるため、被処理体４０上に結像するスポットの数も増加する。この結果、被処理体４０にレチクル２０のパターン２２を転写する速度を向上させることができ、露光装置のスループットを向上させることができる。ここで、図１２は、レチクル２０の配置を説明するための図である。
【００６４】
また、レチクル２０のパターン２２に基づいて、光学素子１１０（マイクロレンズアレイ１１０Ａなど）からレチクル２０のパターン２２を照明する光Ｌ２の入射角度分布や照明光量分布を可変にしてもよい。換言すれば、分割した複数の光Ｌ２のうちの一部を選択的に使用してもよい。例えば、細かいパターン２２に対しては高周波成分のみで、粗いパターン２２に対しては高周波成分及び低周波成分で照明するように、レチクル２０を照明する光の入射角度分布を調整することで、光利用効率を向上させることができる。
【００６５】
更に、レチクル２０のパターン（遮光部）２２に相当する部分では、光学素子１１０からレチクル２０に入射する光の光量を減衰させ、パターン２２のエッジ近傍及び透過部では、レチクル２０に入射する光の光量を増加させてもよい。これにより、レチクル２０のパターン２２で吸収される光の光量が減少し、パターン２２で発生する熱に起因するレチクル２０の変形や、周囲の光学系に与える影響を低減することができる。また、レチクル２０の耐久性も向上し、レチクル２０のコストの低減にもつながる。
【００６６】
図１３は、集光光学系１００としてＣＧＨ１３０Ａを用いた構成を示す概略断面図である。ＣＧＨ１３０Ａは、液晶を用いて光透過光量を調整可能なＣＧＨである。信号処理部１７２は、レチクルステージ２５の駆動を制御する制御部１７４からのレチクル２０の位置情報及びレチクル２０のパターン２２を記憶する記憶部１７６からのパターン情報に基づいて、ＣＧＨ１３０Ａとパターン２０との位置を算出する。更に、信号処理部１７２は、ＣＧＨ１３０Ａの位置に対応したレチクル２０のパターン２２を参照し、ＣＧＨ１３０Ａにおける透過部及び遮光部の配列データを調整部１７８に送信する。調整部１７８は、信号処理部１７２からの配列データに基づいて、ＣＧＨ１３０Ａの光透過パターンを調整する。
【００６７】
なお、レチクル２０のパターン２２を照明する光の入射角度分布や照明光量分布を調整する調整機構は、液晶を用いたＣＧＨ１３０Ａに限定するものではない。かかる調整機構は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）スイッチ、機械的なシャッター、液晶などを用いた光スイッチ、アキシコンレンズのズーム機構等を用いることができる。
【００６８】
また、本実施形態の露光装置は、複数の光を用いてレチクル２０のパターン２２を照明し、更に、複数の光の各々は、コヒーレンス度が低くてもよいため、従来の露光装置のように、光源は１つでなくてもよい。例えば、複数の光源からの光を光学素子１１０の異なった位置（例えば、マイクロレンズアレイ１１０Ａの各々のマイクロレンズ１１２Ａ）に入射させることで、光のコヒーレンス度が低下すると共に、ＯＰＥが減少する。また、複数の小型固体レーザーを用いることで、露光装置全体の小型化や、エキシマレーザーに比べてランニングコストの低減を実現することができる。
【００６９】
露光において、照明装置１０から発せられた光は、集光光学系１００によりレチクル２０を照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３０を介して、被処理体４０に結像される。露光装置１乃至１Ｂは、レチクル２０を複数の光で照明すると共に、集光光学系１００及び／又は投影光学系３０（瞳フィルタ１５０）において、レチクルパターンを反映する光の低周波数成分を遮光又は減光させている。これにより、露光装置１乃至１Ｂは、微細なパターンを解像することができる。従って、露光装置１乃至１Ｂは、高いスループットで経済性よく、従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００７０】
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の露光装置１乃至１Ｂを利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７１】
図１５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１乃至１Ｂによってレチクルの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】従来の露光装置における投影光学系の瞳面上での回折光分布を示す図である。
【図３】図１に示す露光装置における投影光学系の瞳面上での回折光分布を示す図である。
【図４】従来の露光装置の被処理体上における空中像の強度分布の数値解析結果を示す図である。
【図５】図１に示す露光装置の被処理体上の空中像の強度分布の数値解析結果を示す図である。
【図６】図１に示す露光装置の集光光学系の光学素子の一例としてのマイクロレンズアレイの配置例を示す図である。
【図７】図１に示す露光装置の集光光学系の構成の一例を示す概略断面図である。
【図８】図１に示す露光装置の集光光学系の構成の一例を示す概略断面図である。
【図９】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１１】図９及び図１０に示す露光装置の瞳フィルタの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１２】図１に示す露光装置のレチクルの配置を説明するための図である。
【図１３】図１に示す露光装置の集光光学系としてＣＧＨを用いた構成を示す概略断面図である。
【図１４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１乃至１Ｂ                    露光装置
１０                          照明装置
２０                          レチクル
２２                          パターン
２５                          レチクルステージ
３０                          投影光学系
４０                          被処理体
４５                          ウェハステージ
１００                        集光光学系
１１０                        光学素子
１１０Ａ                      マイクロレンズアレイ
１１２Ａ                      マイクロレンズ
１２０                        光学部材
１２０Ａ                      アキシコンレンズ
１３０及び１３０Ａ            ＣＧＨ
１５０                        瞳フィルタ
１５２                        反射膜
１７２                        信号処理部
１７４                        制御部
１７６                        記憶部
１７８                        調整部
１９０                        ステージ
【図６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
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